Способ регенерации катализатора синтеза индолов Советский патент 1981 года по МПК B01J23/90 

рации в целом и позволяет проводить последующую операцию выжигания обра зовавшегося кокса в условиях, обеспечивающих практически полное восстановление активности катализаторов и исключающих их пережог. Такими условиями являются температура в слое катализаторов не выше , содержание кислорода в потоке газа 1-6 % объемных (предпочтительно 2-4. %) и объемная скорость потока кислородсодержащего газа 2000-5000 , предпочтительно 3000 4000 Пиролиз проводят в течение нескольких часов и показателем его око чани.я является отсутствие или низкое содержание газообразных органических веществ в потоке газов, выходящих из реактора, что может быть опр делено извecтны И средствами контро ля, в частности с помощью хроматогр фа. Окончание второй стадии регенер ции-выжигания определяют по содержа нию СО,1 в отходящих газах (не более 0,02 об.%). В результате проведения операции пиролиза с катализаторов в виде газов и низкокипящих веществ снимается примерно 50 % смолы и в итоге об разуется кокс, полное выгорание которого протекает без значительных температурных колебаний в слое ката лизатора. При этом облегчается управ ление процессом выжигания и сокращается продолжительность процесса ре генерации (в 1,5-2 раза). Дополнительн9е сокращение продол жительность операций пиролиза и выжигания может быть достигнуто путем промывки осмоленных катализаторов безводным органическим растворителем, например, толуолом, ацетонитрилом, нагретыми ниже температуры их кипения на 10-20°С. Каталитический реактор опытной установки высотой 2000 мм и внутрен ним диаметром 128 мм, с шеститочечной термопарой, снабженный электрообогревом, заполняют катализатором, состоящим из 75 вес. % MgpQ. + 25 вес. % 50 вес. % MgFi + 50 вес. 25 вес. % MgFQ + 75 вес. %Г-А1о Ол. Синтез индола осу ществляют путем пропускания технических 8-10% толуольных растворов фенилгидразона адетальдегида (ФГА) со скоростью 5-7 л/ч через слой катализатора, нагретый до 260-270С и прекращают при появлении в катализате 0,1-0,3 % ФГА. Пробы катализата и газов, выходящих из реактора во время операций пиролиза и выжигания, анализируют методом ГЖХ. Качество регенерации оценивают по продолжительности послед/ющаго цикла синтеза и среднему выходу индола за цикл, сравнивая эти показатели с показателями, полученными при проведении синтеза на свежем катализаторе. Продолжительность цикла синтеза до проскока ФГА на свежем катализаторе в оптимальных условиях процесса обычно составляла 45-50 ч, а средний выход индола за цикл 75-80 % из расчета на пропущенный фГА. Пример 1. На свежеприготовленном катализаторе, состоящем из 75 мае. % MgFr; и 25 мае. % , при температуре-240-290° проводят цикл синтеза индола из толуольного раствора фенилгидразона ацетальдегида (ФГА), концентрация раствора 9 мае. % ФГА в толуоле. При продолжительности цикла каталитического синтеза 50 ч средний выход индола составляет 30%. После резкого снижения содержания индола в смеси продуктов реакции и появления- в последней неконвертированного ФГА (0,1-0,3 мас.%) подачу раствора в реактор прекра щают. Отработанный катализатор нагревают до 400-450 0 в потоке азота, подаваемого с объемной скоростью 100 , выдерживают в течение 5 ч при сохранении на постоянном уровне температуры слоя катализатора и скорости потока азота. Далее проводят обработку катализатора при 550-600 С нагретой смесью азота и воздуха, содержащей 2-4 об. % кислорода с контролем содержания СОл в потоке газов, выходящих из реактора. Процесс регенерации катгшизатора прекращают по истечении 12 ч прожигания в потоке кислородсодержащего газа. При этом содержание СОп в отходящих газах регенерации снижается до уровня, соответствующего его содержанию в газовой смеси, подаваемой в реактор. Общая продолжительность регенерации составляет 18 ч. В условиях примера 1 проводят 15 циклов регенерации отработанного катализатора, содержащеГО-- 75 мае. % MgFj и 25 мае. % А1.0. При этом после каждого цикла регенерации проводят цикл каталитического сийтеза индола. В табл. 1 приведены данные по средним выходам индола за цикл, указана продолжительность регенерации и работы катализатора в циклах каталитического синтеза.

Таблица 1

П р и м е р 2. На свежеприготовленном катализаторе состава 50 мае. % MgF и 50 мае. % A) при температуре 240-290 С проводят цикл синтеза 2-метилиндола из толуольного раствора фенилгидразона ацетона (кон центрация 9,8 мае. %). Средний выход 2-метилиндола за цикл продолжительностью 45 ч составляет 73 % из расчета на пропущенный фенилгидразон ацетона. По истечении указанного вре мени и резкого снижения содержания 2-метилиидола в сконденсированной смеси продуктов реакции с одновремен ным появлением в последней неконвертированного фенилгидразона ацетона, подачу раствора в реакционный объем прекращают. Катализатор нагревают до 400-450с и выдерживают при этой температуре в течение 8 ч. Затем проводят обработку катализатора смесью азот.а и воздуха, в условиях, аналогичных условиям примера 1. Общая продолжительность регенерации составляет 20 ч. После регенерации и возобновления цикла каталитического синтеза продолжительностью 50 ч, средний выход 2-метилиндола составляет 72 % из расчета на пропущенный фенилгидразон ацетона. В условиях примера 2 проводят 6 циклов синтеза и регенерации катализатора. Продолжительность регенерации не превышает 22 ч. Продолжительность последующих циклов синтеза составляет 45-50 ч, а средний выход 2-метилиндола за цикл составил: 1 цикл (после регенерации) 72% 73% 72,0% 70,0% П р и м е р 3. На свежеприготовленном катализаторе состава 25 мас.% MgFo. и 75 мае. % в условиях, аналогичных условиям примера 1, проводят цикл eинteзa индола. Средний выход индола за цикл продолжительностью 50 ч составляет 77% из расчета на пропущенный ФГА. Отработанный катализатор охлаждают до 100°С и промывают в течение 2 ч нагретым до 95lOO C толуолом, который подают в реактор со скоростью 10-12 л/ч. Затем катализатор нагревают до 400-500°С.

в потоке азота, подаваемого с объемной скоростью 490 ч- , и выдерживают в указанных условиях в течение 3 ч. Последующую обработку катализатора проводят в условиях, аналогичных условием примера 1. Общая продолжительность регенерации составляет 16 ч.. При возобновлении цикла каталитического синтеза средний выход

Цикл,- №

Продолжительность

цикла регенерации,

ч

1 (Катализаторсвежеприготовленный)

16 15 18 15 15 16 16

8

Пример 4. На свеж.епригоговленном катализаторе состава 25 мае. % HgFij и 75 мае. % в условиях, аналогичных условиям примера 1, проводят цикл синтеза индола из ацетонитрильного раствора ФГА, концентрсщия раствора 10 мае. % ФГА в ацетонитриле. Средний выход индола за цикл продолжительностью 40 ч составил 82 % из расчёта на пропущенный ФГА. Отработанный катализатор охлаждают до и промывают в течение 1,5 ч нагретым до 15°С ацетонитрилом, поступающим в реактор со скоростью 15 л/ч. После указанного времени катализатор нагревают до 400450°С в потоке азота особой чистоты.

1 (Ката лизатор свежеприготовленный)

14

индола составляет 75 .%

за цикл продолжителькостью 55 ч.

В условиях примера 3 проводят восемь циклов регенерации катализатора указанного состава и восемь циклов синтеза индола после каждой регенераВ табл, 2 приведены данные, характеризующие качество проводимой операции.

Таблица 2

Средний выход индола,

%

77,0

55

75,0 76,5 77,0 76,0 76,0 77,0 76,5

подаваемого со скоростью V,f 350 ч ,и выдерживают в течение 2 ч. Затем проводят обработку катализатора смесью азота и воздуха в условиях, аналогичных условиям примера 1. Общая продолжительность регенерации еоетавляет 14 ч. В последующем цикле синтеза, продолжительностью 50 ч, средний выход индола составляет 80%.

В условиях примера 4 проводят 5 циклов регенерации- катализатора с периодически чередующимися циклами синтеза индола. Качество проводимых регенераций оценивают по среднему выходу индола за цикл. Результаты представлены в табл. 3.

таблица 3

82

40

80

50

Пример Ъ. На свежеприготовленном катализаторе состава 50 мае. % MgFij и 50 мае. % при 250-300°С проводят цикл синтеза 2метилиндола из ацетонитрильного раствора фенилгидразона ацетона, концентрация раствора 10,2 % фенилгидразона ацетона в ацатонитриле. Сред;€ий выход 2-метилиндола за цикл, продолжительностью 50 ч составляет 70 % из расчета на пропущенный фенилгидразон ацетона. Отработанный катализатор охлаждают до 8Б С и промвлвают в течение 3 ч нагретым до 70°С ацетонитрилом, который подается в реактор со

Продолжительность

Цикл, № цикла регенерации, ч

1 (Ката

лизатор

свежеприготовленПример б. На свежеприготовленном катализаторе состава 75 мае. % MgF и 25 мае. % в условиях, аналогичных условиям примера 1, проводят цикл синтеза индола из толуольного раствора ФГА (концентрация ФГА - 11,2 мае. %). При продолжительности цикла каталитического синтеза 45 ч средний выход индола составляет 78 %. После окончания цикла синтеза отработанный катализатор охлаждают до и промыва- , ют в течение 2,5ч нагретым до 70Продолхение табл.3

скоростью 8 л/ч. Затем катализатор нагревают до 300-400с в потоке йзота, подаваемого со скоростью V 300 ч- в теченяе 3 ч, последующую обработку катализатора проводят в условиях, аналогичных условиям примера 1. Общая продолжительность регенерации составляет 15 ч. Средний выход 2-метилиндола в последующем цикле синтеза продолжительностью 50 ч составляет 68,5 %. В условиях примера 5 проводят 6 циклов регенерации катализатора с периодически чередующимися циклами синтеза 2-метилиндола. Результаты представлены в табл. 4.

Таблица 4

Продолжительност ь цикла синтеза, ч

75°С толуолом, который подают в ре- , актор со скоростью 10 л/ч. Затем

катализатор нагревают до 350-400с в потоке азота, подаваемого со скоростью V 400 и выдерживают в данных условиях в течение 4 ч. Последующую обработку катализатора проводят в условиях, аналогичных условиям примера 1.

В табл. 5 приведены данные, характеризующие периодичность и качество проводи№1Х в условиях данного примера операций.

Продолжительность

Цикл, № цикла регенерации,

ч

1 (КатализаторсвежеприготовленТаблица 5

Продолжительность цикла синтеза, ч